Question

鍶（Sr）為第五周期ⅡA族元素，其化合物六水氯化鍶（SrCl₂·6H₂O）是實驗室重要的分析試劑，工業上常以天青石（主要成分為SrSO₄）為原料制備，生產流程如下：

已知：① 經鹽酸浸取后，溶液中除含有Sr²⁺和Cl^－外，還含有少量Ba²⁺雜質；
② SrSO₄、BaSO₄的溶度積常數分別為3.3×10^－7、1.1×10^－10；
③ SrCl₂·6H₂O的摩爾質量為：267 g/mol。
（1）天青石焙燒前先研磨粉碎，其目的是_________________________________________。
（2）隔絕空氣高溫焙燒，若0.5 mol SrSO₄中只有S被還原，轉移了4 mol電子。寫出該反應的化學方程式：_____________________________________________。
（3）為了得到較純的六水氯化鍶晶體，過濾2后還需進行的兩步操作是_______________。
（4）加入硫酸的目的是______________________。為了提高原料的利用率，濾液中Sr²⁺的濃度應不高于_________ mol/L（注：此時濾液中Ba²⁺濃度為1×10^－5 mol/L）。
（5）產品純度檢測：稱取1.000 g產品溶解于適量水中，向其中加入含AgNO₃ 1.100×10^－2 mol的AgNO₃溶液（溶液中除Cl^―外，不含其它與Ag⁺反應的離子），待Cl^―完全沉淀后，用含Fe³⁺的溶液作指示劑，用0.2000 mol/L的NH₄SCN標準溶液滴定剩余的AgNO₃，使剩余的Ag⁺ 以AgSCN白色沉淀的形式析出。
①滴定反應達到終點的現象是_________________________________________。
②若滴定過程用去上述濃度的NH₄SCN溶液20.00 mL，則產品中SrCl₂·6H₂O的質量百分含量為______________（保留4位有效數字）。

Answer 1

（1）天青石焙燒前先研磨粉碎，其目的是為了增加反應物的接觸面積，提高化學反應速率。
（2）SrSO₄ + 4C SrS + 4CO↑
（3）洗滌、干燥（或烘干）
（4）除去溶液中Ba²⁺雜質    0.03
（5）溶液由無色變為血紅色，且30 s不褪色   93.45%

試題分析：（1）天青石焙燒前先研磨粉碎，其目的是為了增加反應物的接觸面積，提高化學反應速率，從而提高原料的轉化率。（2）在焙燒的過程中若只有0.5 mol SrSO₄中只有S被還原，轉移了4 mol電子，則1mol的S轉移8mol的電子，由于在反應前元素的化合價為+6價，所以反應后元素的化合價為-2價。因此碳與天青石在高溫下發生反應SrSO₄ + 4CSrS + 4CO↑，（3）然后向得到的含有SrS固體中加入HCl發生反應：SrS+2HCl= SrCl₂+H₂S↑，將溶液蒸發濃縮、冷卻結晶，然后從溶液中將晶體過濾出來，洗滌除去表面的雜質離子并進行干燥即SrCl₂·6H₂O。（4）在用HCl溶解SrS后的溶液中加入硫酸的目的是除去溶液中Ba²⁺雜質。由于在Ba²⁺濃度為1×10^－5 mol/L，BaSO₄的溶度積常數為1.1×10^－10；所以c(SO₄^2-)=1.1×10^－10÷1×10^－5=1.1×10^－5mol/L。而SrSO₄的溶度積常數為3.3×10^－7，所以c(Sr²⁺)=3.3×10^－7÷1.1×10^－5=3.0×10^－2=0.03mol/L。（5）若NH₄SCN不再剩余的Ag⁺ 結合形成AgSCN白色沉淀，溶液中就會含有SCN^－，就會與Fe³⁺產生絡合物是溶液變為紅色。因此滴定達到終點時溶液由無色變為血紅色，且30 s不褪色。n(NH₄SCN)="0.2000" mol/L×0.02L=4.0×10^-3mol，所以溶液中剩余的Ag+的物質的量為n(Ag⁺)=4.0×10^-3mol,因此與Cl^―反應的Ag+的物質的量為n(Ag⁺)=1.100×10^－2 mol－4.0×10^-3mol=7.0×10^-3mol n(SrCl₂·6H₂O)=3.5×10^-3mol,m(SrCl₂·6H₂O)= 3.5×10^-3mol×267 g/mol=0.9345g.所以產品純度為0.9345g÷1g×100%=93.45%.